科研速递｜还原论还是整体论？中国学者最新研究成果呼唤研究范式转移

近日，中国学者在细胞出版社（Cell Press）旗下期刊Matter上发表了题为“整体等于抑或大于部分之和？分子与聚集体的异同”的研究论文。作者利用一种含铵根和磺酸根的双离子型四苯基乙烯衍生物TPE-NS分子（部分）生长了α和β两种晶体（整体），揭示了体系中新颖而奇特的部分与整体的关系。

具体而言，TPE-NS-α晶体中的聚集体结构由其自由舒展的单分子构象决定，而TPE-NS-β晶体中扭曲的分子构象则由聚集体这一整体所决定。与其分子组分相似，TPE-NS-α聚集体在光照下不发生颜色变化，即整体等于部分之和；而TPE-NS-β聚集体则涌现出其分子不具备的光致变色活性，即整体大于部分之和。

香港科技大学汪金博士和李文朗博士为该论文的共同第一作者，香港科技大学郭子健研究助理教授，林荣业研究副教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士为该论文的共同通讯作者。

整体与部分的关系是一个古老的哲学命题。整体与部分究竟谁决定谁？为了研究庞大的整体，人们往往将其简化，即将复杂的整体分割成简单的部分。研究清楚这些部分的性质后，将其外推，就可理解由这些部分组成的整体的性质。这种方法论基于整体等于部分之和的认识论，对应着哲学上的还原论。

然而，本论文的研究结果挑战了这一主流研究范式，指出在某些情形下，情况可能恰好相反。换言之，整体可以决定其组成部分的结构，从而产生其组分完全不具备的崭新性质。

自然界充满了生物分子（如多糖，DNA和蛋白质等）。在生命体中，这些分子多以聚集体形式存在并发挥生物功能。遵从还原论研究范式，人们花费了无数的时间和巨大的精力研究单个生物分子的结构与性质，但搞清这些“死”的生物分子（部分）最终也无法完全理解“活”的生命聚集体（整体）。

世界上存在许多反还原论体系，与还原论相反的认识论哲学是整体论。整体论认为，一个给定体系的所有属性不是单纯由其组成部分所决定的；相反，体系作为整体以重要的方式影响其部分的结构和性质。此前，唐本忠院士发现的“聚集诱导发光”效应，即分子受激时不发光而其聚集体却高效发光的光物理过程，就属于整体论的研究范畴。

令人惊喜的是，通过在分子和聚集体维度探讨构效关系，本文作者发现了一个发人深省的体系：在TPE-NS-β晶体中，在溶液中无法稳定存在的分子构型在聚集态得以稳定存在。这显然与还原论相悖：不是分子（部分）决定聚集体（整体），而是整体决定部分，即聚集体的排列决定分子的构型，从而决定由这些分子组成的聚集体的性质和行为。

该发现呼唤从还原论向整体论的研究范式转移，鼓舞人们在更高的聚集体层次调控物质的多级结构和复杂行为，将科学研究推向新的高度和维度。（经济日报记者 佘惠敏）

转载自经济日报新闻客户端

编辑：张雪责编：陈郁

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